Un blog de ciencia para entender el funcionamiento del planeta y su relación con la historia de la humanidad
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6 de junio de 1944 las barcazas de los aliados cargadas de soldados se acercan a las playas de Normandía. El fuego enemigo no cesa. Las estructuras ideadas por Rommel para evitar la llegada a la parte alta de la playa obliga a los aliados a desembarcar a sus soldados a cientos de metros de tierra. El teniente da la orden y todos salen en tromba sin pensarlo. Los soldados caen al agua, no hacen pie, tratan de nadar pero el peso de las municiones les hunde. La mayoría mueren ahogados, los alemanes sólo tienen que rematar a los que llegan moribundos a la playa después de tragar litros de agua. Alemania gana la guerra. Todos sabemos que esto no ocurrió así. Pero un pequeño error en el cálculo de las mareas de ese día podría haber cambiado el curso de la historia. Por suerte los cálculos de marea realizados por Arthur Doodson, 6 mujeres “calculadoras” del Instituto de Liverpool de Mareas y las máquinas que ideó Lord Kelvin, permitieron un desembarco en la hora con la marea adecuada. Un error de una hora en sus cálculos y todo habría sido diferente. Hoy me voy a salir un poco de la parte paleo y aprovechar este capítulo de la historia para explicarles la importancia de la medición del nivel del mar y de las mareas, para en próximas entradas analizarlo con otra perspectiva “más paleo”.
Las mareas han sido calculadas desde hace miles de años, siendo probablemente el primer registro oceanográfico las tabulaciones del Golfo Pérsico por el matemático Griego Seleuco. Probablemente su estudio de las mareas fue lo que le convirtió en un firme defensor de la teoría Heliocéntrica propuesta por Aristarco, ya que no se puede calcular de forma precisa las mareas en un modelo Geocéntrico. Por supuesto las mareas no eran calculadas en base a la física Newtoniana, sino de una manera más cruda basada en correlaciones con las fases lunares, pero su cálculo era suficiente para asegurar la seguridad de las actividades portuarias. No se pudo haber un cálculo preciso de las mareas hasta que Newton definió su teoría de la gravitación universal y todavía se tardó un siglo más hasta que Laplace escribió las ecuaciones de marea, la primera verdadera aplicación de la física al océano. Sin embargo el resultado no deja de ser aproximado con estas ecuaciones, y fue William Thomson (Lord Kelvin) quien utilizando los métodos de Fourier, desarrolló el análisis armónico de las mareas. ¿Lo qué? No es tan complicado como suena. En simples palabras, es difícil calcular la marea, pero es fácil a partir de observaciones saber las diferentes frecuencias que influyen en la marea de un sitio en particular. Así tenemos que; Esta señal de marea se propaga como una gran ola, y la forma de los continentes y la profundidad del océano influyen en cómo llega esa ola a una región. Hay zonas que son el centro de esta onda donde no hay variación en la altura. En la imagen de abajo son las zonas azules con lineas blancas irradiando. La ola de la marea circula alrededor de estas zonas, denominadas puntos anfidrómicos, y la ola se amplifica al chocar con otras olas o con los continentes.
Así, a partir de las observaciones de un sitio determinado, se extrae la señal de cómo interaccionan los diferentes forzamientos con las características del sitio. Lo que se llama variables armónicas de la marea. Una vez conocidas es sencillo predecir las mareas futuras. Cuanto más tiempo de observaciones, mejor se puede predecir la marea porque se es capaz de identificar más fuentes de variación, más variables armónicas. Estas variaciones de marea debidas a la influencia de los astros es lo que llamamos mareas astronómicas, pero no es lo único de lo que depende el nivel del mar. Hay que sumarle otras influencias como los vientos, la temperatura del agua, la presencia de agua dulce, etc. Pero eso es otra historia que contaremos en la siguiente entrada. El genio de Lord Kelvin fue construir una computadora mecánica para hacer estos cálculos y poder estimar las mareas de un sitio. La maquina más avanzada de Lord Kelvin consideraba 26 variables armónicas y en 1943 Doodson tenía dos de estas máquinas de su propia creación, en dos sitios diferentes por si los bombardeos destruían alguna de ellas (podéis ver más abajo una de estas máquinas funcionando). Pero Doodson y su equipo no podían calcular con precisión las mareas por la sencilla razón de que las playas en las que los generales querían desembarcar no tenían observaciones de mareas y las aproximaciones a partir de datos de puertos cercanos podían no ser lo suficientemente precisas para que los soldados no se ahogasen. Los militares aliados desecharon la opción de invadir en marea alta en cuanto vieron que Rommel había instalado filas y filas de obstáculos, algunas con explosivos. Sin obstáculos habría sido mucho más fácil, ya que la barca llega lo más arriba que puede y el cálculo de la marea no es tan definitorio, sólo para determinar el día y hora en el que los soldados tendrían que caminar menos y las barcazas no quedarse atascadas. Pero los obstáculos lo cambiaban todo. Ahora tenían que llegar una primer desembarque justo pasado la marea baja para que tropas con explosivos abriesen un corredor. La marea tenía que estar en creciente, para que las embarcaciones no se quedaran encalladas. Además, las fuerzas navales querían pasar de noche pero la artillería naval necesitaban luz, así que tenían que coincidir la marea indicada con el amanecer. Todos estos condicionamientos reducían las posibilidades a los días 5, 6 y 7 de junio de 1944. Pero seguían sin observaciones de las 5 playas que abarcaban una región de 100 Km, y una hora de error podía ser fatal. Las mareas avanzan como una ola gigante y 100 km de separación significan una hora de diferencia en las mareas. Además con rangos de marea de 6 metros que hay en la región significa que la marea subiría un metro por hora. Demasiado fácil equivocarse en una hora sin más datos que los de puertos cercanos. Alguien tenía que tomar mediciones en las playas y darle las constantes armónicas a Doodson. Y por supuesto todo con nombres cifrados, porque Doodson no podía saber el mayor secreto de la Segunda Guerra Mundial; dónde sería el desembarco aliado. El Almirante Farquharson era el encargado de mareas de la marina y usando submarinos mandó pequeños equipos de soldados en botes a tomar mediciones de altura y corrientes de marea en las mismas narices de los alemanes. Los datos desde luego debieron ser insuficientes, pero Farquharson se las debió ingeniar para mezclar esas mediciones con los datos del puerto más cercano (Le Havre) y dar a Doodson 11 variables armónicas que fueron suficientes para un desembarco exitoso. La decisión de que fuese el 6 de junio fue debida a las condiciones meteorológicas, y eso es otra apasionante historia que pueden leer aquí. Sólo decir que los ingleses acertaron que el 6 habría un breve descanso dentro de la tormenta que barrería la región esos días. Algo que no supieron predecir los alemanes por lo que Rommel se fue tranquilamente a Berlín a pasar el día pensando que las condiciones meteorológicas eran defensa suficiente. El desembarco fue un éxito,... en el que murieron cientos de miles de personas. No puedo dejar pasar las tristes noticias de cómo Europa vuelve a polarizarse y los fascistas regresan de las sombras. Esperemos que en esto también baje la marea. Referencias
The tide predictions for D-Day, Bruce Parker [PDF] Si sabes inglés, no dejes de leerlo https://fluyendolibremente.wordpress.com/2013/01/11/analisis-de-armonicos-de-marea-astronomica-con-t_tide/
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